A DC gyorstöltés (DCFC) olyan technológia, amely lehetővé teszi elektromos jármű (EV) 20-40 perc alatti feltöltését órák helyett. Alapvetően különbözik az otthoni AC töltéstől.

Íme a működésének lebontása, a hálózattól kezdve az autó akkumulátoráig.

Az alapötlet: A fedélzeti töltő kihagyása

Az AC és DC töltés közötti fő különbség az, hogy hol történik az AC (váltakozó áram) DC (egyenáram) átalakítása.

AC töltés (1/2. szint): Az otthoni és a nyilvános hálózat AC áramot szolgáltat. Az elektromos járművedben van egy beépített fedélzeti töltő, amely az AC áramot DC-re alakítja az akkumulátor táplálásához. Ez a fedélzeti töltő mérete és teljesítménye korlátozott (általában 7-11 kW, legfeljebb 22 kW néhány prémium modell esetén).

DC gyorstöltés: Az AC-DC átalakítás az autón kívül, magában a töltőállomásban történik. A töltőállomás lényegében egy hatalmas, erős külső töltő, amely egyenáramot közvetlenül az akkumulátorba juttat, kihagyva az autó kisebb, lassabb fedélzeti töltőjét.

Lépésről lépésre: A DC gyorstöltés folyamata

1. Hálózati csatlakozás és áramátalakítás:

A DC gyorstöltő állomás közepes vagy magas feszültségű elektromos hálózathoz csatlakozik (gyakran 480V AC háromfázisú ipari áram).

A töltőállomás nagy szekrényében a egyenirányítók és átalakítók a bejövő AC áramot nagyfeszültségű DC árammá alakítják. Ez az állomás fő funkciója.

2. Kommunikáció és kézfogás (A digitális párbeszéd):

Amikor bedugod a kábelt, mielőtt bármilyen nagyfeszültségű áram folyna, az autód és a töltő egy kritikus digitális párbeszédet folytat a CCS (Combined Charging System), CHAdeMO vagy Tesla NACS protokoll segítségével.

Ellenőrzik, hogy a kapcsolat biztonságos-e.

Megegyeznek abban, hogy mekkora maximális feszültséget és áramot tud az autó akkumulátora elfogadni.

Az autó kommunikálja jelenlegi töltöttségi állapotát (SOC), az akkumulátor hőmérsékletét és egyéb fontos adatokat.

3. Áramszolgáltatás és fokozás:

Miután a kézfogás befejeződött, a töltő a megállapodott szinten kezd DC áramot szolgáltatni.

A töltési folyamatot az autó Akkumulátor Menedzsment Rendszere (BMS) irányítja. A BMS az akkumulátorcsomag agya – folyamatosan figyeli minden cella állapotát, hőmérsékletét és egészségét.

A BMS folyamatosan utasítja a töltőállomást, hogy milyen feszültséget és áramot szolgáltasson.

4. A töltési görbe (Nem egy lapos vonal):

Ez a legfontosabb fogalom. A DC töltés nem egy állandó "feltöltés". Egy optimális töltési görbét követ az akkumulátor védelme és a sebesség maximalizálása érdekében.

Állandó áramú fázis (0% - ~50-80% SOC): A töltő maximális áramot szolgáltat (pl. 350A vagy 500A), és a feszültség fokozatosan emelkedik, ahogy az akkumulátor feltöltődik. Ez a töltés leggyorsabb része, ahol a leggyorsabban növekszik a megtett kilométer percenként.

Állandó feszültségű fázis (~80% - 100% SOC): Az akkumulátor károsodásának megelőzése érdekében, amikor az akkumulátor közel van a teljes kapacitáshoz, a BMS utasítja a töltőt, hogy tartson állandó feszültséget és drasztikusan csökkentse az áramot. Ezért tart majdnem annyi ideig a 80%-ról 100%-ra töltés, mint a 10%-ról 80%-ra. Javasolt csak akkor tölteni 80% felett, ha utazás közben szükséges.

5. Figyelés és biztonság:

A töltési folyamat során a BMS és a töltő folyamatos kommunikációban áll.

A töltési sebességet az akkumulátor hőmérséklete alapján állítják be. Ha az akkumulátor túl forró vagy túl hideg lesz, a töltés lelassul vagy szünetel. (Ezért van sok elektromos autónak aktív akkumulátor hőmérséklet-kezelő rendszere).

Több biztonsági rendszer figyeli a hibákat, földelési problémákat vagy kommunikációs hibákat, és azonnal leállítja az áramot, ha problémát észlel.

6. Befejezés:

Amikor az akkumulátor tele van (vagy leállítod a töltést az állomás képernyőjén vagy alkalmazásán keresztül), a töltő leállítja a DC áram szolgáltatását.

Egy utolsó kommunikáció megerősíti, hogy a töltési folyamat befejeződött, és a számlázás a szolgáltatott energia (kWh) vagy a csatlakoztatott idő alapján történik.

Kulcsfontosságú összetevők

Töltőállomás ("Az elosztó"): Tartalmazza a nehézüzemi áramelektronikát (egyenirányítók, transzformátorok, hűtőrendszerek) és a felhasználói felületet.

EV akkumulátorcsomag: A nagyfeszültségű DC akkumulátor, általában 400V vagy 800V architektúrájú a modern elektromos autókban.

Akkumulátor Menedzsment Rendszer (BMS): A kritikus fedélzeti számítógép, amely irányítja a teljes folyamatot a biztonság és az élettartam biztosítása érdekében.

DC töltőport és kábelek: Ezek sokkal vastagabbak és nehezebbek, mint az AC kábelek, mert nagyfeszültségű DC áramot visznek. Folyadékhűtéssel rendelkeznek a keletkező hő kezelésére.

A feszültség számít: 400V vs. 800V architektúra

400V rendszerek: A legtöbb elektromos autó jelenlegi szabványa. Egy 350 kW-os töltő, amely maximális teljesítményt szolgáltat egy 400V-os akkumulátornak, rendkívül nagy áramot (ampert) igényel, több hőt generál és nehezebb, folyadékhűtéses kábeleket igényel.

800V rendszerek: Olyan járművek használják, mint a Hyundai Ioniq 5/6, Kia EV6, Porsche Taycan és Lucid Air. Ugyanazon teljesítmény (kW) esetén egy 800V-os rendszernek csak fele akkora áramra van szüksége. Ez azt jelenti:

Kevesebb hőtermelés.

Könnyebb, könnyebben kezelhető kábelek.

Potenciálisan gyorsabb töltés, különösen az állandó áramú fázisban.